Мощный разряд: сколько на самом деле энергии заключено в ударе молнии
В фильме «Назад в будущее» профессор Эммет Браун утверждал, что для перемещения во времени нужен разряд молнии мощностью чуть боле гигаватта. Но на самом деле мощность средней молнии намного больше.
На протяжении большей части человеческой истории людей пугали молнии. Молнии были орудием богов — с их помощью всемогущие поражали смертных за их грехи. Открытие и внедрение громоотвода Бенджамина Франклина укротило это некогда грозное, божественное оружие. Тем не менее, реальную силу молнии мы так до сих пор и не можем себе вообразить.
А сколько же на самом деле энергии в ударе молнии? Может показаться, что современная наука может довольно легко ответить на этот вопрос, но на самом деле до сих пор не было методов для количественной оценки этого показателя. Можно определить напряжение, которое создается между двумя линиями электропередач, в одну из которых ударила молния.
Исходя из закона Ома, мы можем вычислить силу тока разряда молнии, разделив измеренное напряжение на сопротивление. Если мы знаем продолжительность разряда, то можем рассчитать его энергию. Эти методы имеют большой диапазон ошибок: неправильное вычисление длины молнии, определение температуры, напряжения или количества электронов — все это делает такой метод довольно приблизительным.
В своей работе ученые подошли к этому вопросу по-новому: они вычислили силу разряда молнии, основываясь на площади расплавленной породы, на которую пришелся ее удар. Когда разряд ударяет в песок, возникает новый тип породы, называемый фульгуритом. Он представляет собой полую трубку, образующуюся при прохождении молнии через песок, в результате чего песок плавится и частично испаряется. Песок застывает очень быстро и полая трубка замерзает, отражая путь разряда.
Толщина фульгуритов варьируется от размера мизинца младенца до толщины человеческой руки. Их толщина коррелирует с силой молнии, которая создала фульгурит. Используя эти факты, ученые обнаружили, что мощность «средней» и «сильной» молний может отличаться в несколько раз, тогда как «слабые» разряды лишь ненамного уступают средним по этому показателю. В среднем, согласно ученым, мощность молнии составляет десятки гигаватт (109 ватт), но может достигать и нескольких петаватт (1012 ватт).
По материалам The Conversation.